預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁延性性能試驗(yàn)研究.pdf

1、本文對(duì)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的延性和變形性能進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的試驗(yàn)研究與理論分析，主要研究?jī)?nèi)容有兩方面，即部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁在單調(diào)荷載下的試驗(yàn)與理論研究和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁抗震性能試驗(yàn)和理論研究。其中對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的抗震性能的研究在國(guó)內(nèi)外尚屬首次。 本文的研究工作可以分為以下四個(gè)組成部分： 第一部分，通過(guò)六根部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁在單調(diào)荷載下的受力全過(guò)程試驗(yàn)，對(duì)

2、不同無(wú)粘結(jié)長(zhǎng)度的預(yù)應(yīng)力梁試件的受力過(guò)程、破壞形態(tài)、預(yù)應(yīng)力筋極限應(yīng)力、極限承載力、延性性能、變形性能、以及裂縫寬度等進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。研究表明，梁的極限承載能力隨著預(yù)應(yīng)力筋無(wú)粘結(jié)段的增加而逐漸減小，二者近似呈線性關(guān)系，其他條件完全相同的情況下，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁試件比全粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁試件的承載力下降20﹪左右，但部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁較全粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁試件的延性提高20-40﹪。 第二部分，基于非線性有限元原理

3、，利用大型商用有限元軟件ANSYS對(duì)部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的受力全過(guò)程進(jìn)行了模擬分析。預(yù)應(yīng)力梁試件的極限承載力、撓度以及預(yù)應(yīng)力筋和鋼筋的應(yīng)變等的計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合良好，在此基礎(chǔ)上，對(duì)部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁開展了有限元參數(shù)分析，為理論分析提供依據(jù)。 第三部分，通過(guò)六根有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，對(duì)梁的破壞形態(tài)、特征荷載、恢復(fù)力模型、變形恢復(fù)能力、位移延性、剛度退化、耗能能力等方面進(jìn)行了較為

4、系統(tǒng)的研究，分析了不同張拉控制應(yīng)力、配筋率以及預(yù)應(yīng)力度等因素對(duì)構(gòu)件受力性能的影響。研究表明，預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的滯回曲線遠(yuǎn)沒(méi)有預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁的豐滿，由于預(yù)應(yīng)力筋的影響，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的滯回曲線都有明顯的捏攏效應(yīng)：預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的的耗能能力比預(yù)應(yīng)力鋼絞線的小；就延性性能而言，預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的位移延性系數(shù)在1.9-4.4之間，而預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁的為5.9，普通混凝土梁的為6.84，由此可見預(yù)應(yīng)力CFRP筋

5、混凝土梁的延性性能比其普通混凝土梁和預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁低很多；預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁在CFRP筋斷裂前殘余變形率在0．19～0．36范圍以內(nèi)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁殘余變形率為0.58，說(shuō)明預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁比預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁有更高的變形恢復(fù)能力：利用ANSYS對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的抗震性能進(jìn)行非線性有限元全過(guò)程分析與計(jì)算，其計(jì)算值和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 第四部分，在本文試驗(yàn)研究和非線性有限元參數(shù)分析基礎(chǔ)上

6、，結(jié)合查閱的國(guó)內(nèi)外已有部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究，綜合考慮預(yù)應(yīng)力CFRP筋的無(wú)粘結(jié)長(zhǎng)度、剪跨比、綜合配筋指數(shù)等因素，給出了部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的預(yù)應(yīng)力筋極限應(yīng)力計(jì)算公式，并在此基礎(chǔ)上提出了部分粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土梁的抗彎承載力、抗裂度、撓度、裂縫寬度等的設(shè)計(jì)建議。 本文的研究成果將為預(yù)應(yīng)力CFRP筋混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，并為預(yù)應(yīng)力CFR